No existe un único sistema que sea adecuado para todos.

Los componentes que conforman su sistema de posicionamiento de alta precisión —base y rodamientos, sistema de medición de posición, motor y sistema de accionamiento, y controlador— deben funcionar en perfecta sincronía. En la Parte 1, abordamos la base y los rodamientos del sistema. En esta, trataremos la medición de posición. La Parte 3 cubrirá el diseño de la etapa, el accionamiento y el codificador; el amplificador de accionamiento; y los controladores.

Sistema de medición de posición

En general, los controladores se pueden clasificar como de "lazo abierto" o de "lazo cerrado". En los controladores de lazo abierto (que se suelen usar con motores paso a paso), cada impulso que emite el controlador provoca un cierto desplazamiento de la corredera. Sin embargo, no hay forma de determinar la magnitud de dicho desplazamiento. Por ejemplo, se pueden haber emitido 500 pulsos, pero debido a la fricción estática, la tolerancia del husillo de bolas, la histéresis, los errores de bobinado, etc., la mesa podría haberse movido solo 498 pulsos. Una desventaja importante es que no se produce ninguna corrección del error de posicionamiento.

En un sistema de lazo cerrado, o servocontrol, un codificador de posición proporciona información al controlador. El controlador continúa enviando señales de control del motor hasta que se alcanza la posición exacta deseada del deslizador.

En la ilustración superior se muestra una diapositiva sin retroalimentación de posición, seguida de los tres métodos comunes para medir la posición de la diapositiva:
• Codificador de posición montado en el motor o en el eje del husillo de bolas.
• Codificador lineal montado en la corredera.
• Interferómetro láser con espejos montados en la diapositiva.

En el primer método, la posición del carro se mide indirectamente: el codificador de posición se monta en el eje de transmisión. Las tolerancias, el desgaste y la flexibilidad de los componentes mecánicos entre el carro y el codificador de posición provocan desviaciones entre la posición deseada y la real del carro. En combinación con el husillo de bolas, la precisión del carro está limitada, en el mejor de los casos, por la precisión del husillo. Las precisiones típicas son de ±5 a ±10 mm por cada 300 mm de recorrido.

La mayoría de los sistemas de medición lineal constan de una escala de vidrio precisa y un cabezal de medición fotoeléctrico. La escala o el cabezal se acoplan directamente al carro móvil y miden su posición con precisión. No se introducen errores debido a imprecisiones del husillo de bolas. La precisión típica de la escala es de ±1 a ±5 mm/m. Esta es también la precisión del carro en la ubicación del cabezal de medición.

La carga de la plataforma (cuya precisión de posición es lo que realmente nos interesa) siempre se encuentra a cierta distancia de la escala de medición, medida en una dirección perpendicular a la del movimiento, ya que la mayoría de los codificadores se ubican debajo del carro, pero la carga está encima. Esto se acentúa aún más con plataformas apiladas. Durante un movimiento, si el carro se inclina ligeramente debido a desviaciones en la rectitud de las guías de los cojinetes, errores de inversión, etc., se genera una desviación con respecto a la posición de la carga en relación con el codificador.

Un pequeño error angular con un gran desplazamiento, como el que se produce en las plataformas XY apiladas, puede multiplicar la imprecisión de la escala. En otras palabras, una escala de medición proporciona información de posición correcta únicamente en el punto donde se acopla el cabezal de medición.

Por ejemplo, una plataforma de movimiento con características de balanceo de precisión muestra errores angulares típicos de aproximadamente ±5 segundos de arco (1 segundo de arco = 1/3600 grados o aproximadamente 5 μrad). Para una distancia de 100 mm entre la carga y la escala, esto resulta en un error de posicionamiento de ±2,5 mm.

Para aplicaciones de extrema precisión, el sistema de retroalimentación de posicionamiento por interferometría láser con espejos planos es la mejor opción. La longitud de onda de un láser de helio-neón, 632,8 nm, sirve como estándar. Un nanómetro equivale a 1 × 10⁻⁹ metros. Es posible alcanzar una precisión de aproximadamente ±0,1 mm/m con una fuente láser estabilizada, con una resolución de hasta λ/1024 o 0,617 μm. Lambda (λ) es la longitud de onda de la luz.

Una de las principales ventajas es que los espejos pueden ubicarse en el punto de aplicación de la carga; es decir, donde la precisión es crucial. Se eliminan los errores de Abbé. La planitud de los espejos, generalmente en el rango submicrométrico, determina la linealidad del movimiento de la corredera.

Además, debido a que el movimiento de una plataforma XY se referencia a un punto fijo fuera del plano de movimiento, la retroalimentación compensa automáticamente cualquier desviación de la perpendicularidad del sistema XY, ya que mantiene el deslizador a una distancia fija.

La longitud de onda de la luz en el aire depende de su velocidad, que a su vez depende de la temperatura, la presión y la humedad relativa del aire, entre otros factores. Al usar una escala de medición, un cambio de temperatura produce errores de medición debido a la dilatación del material de la escala. Los coeficientes de dilatación típicos para escalas de vidrio y acero son de 8 y 10 mm/m por grado Kelvin, respectivamente. Con un interferómetro láser, donde no se puede mantener un entorno estable, es posible corregir las variaciones atmosféricas mediante componentes de compensación automática opcionales.